尼龙66综述

尼龙66的合成实验综述

组别：第七组

班级：应131-1

组员：

尼龙66的合成

摘要:尼龙66名为聚己二酸己二胺，半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，是热塑性树脂中发展最早、产量最大的品种,也是化学纤维的优良聚合材料，应用范围最广，因此产量逐年增长 ,已位居五大工程塑料之首。本实验为学习尼龙66的实验室制法及工业制法，并对它们进行比较。了解尼龙66应用范围及发展前景。

一简介

尼龙(Nylon)又称聚酰胺,英文名称Polyamide(简称PA),是分子主链上含有重复酰胺基团—NHCO—的热塑性树脂总称,其包括脂肪族PA、脂肪 芳香族PA 和芳香族PA。其中,脂肪族PA品种多,产量大,应用广泛,其命名由合成单体具体的碳原子数而定。

尼龙纤维和树脂是合成材料中的一大系列产品。尼龙纤维主要是由己内酰胺(CPL)开环聚合制得的尼龙6和尼龙66盐缩聚合而成的尼龙66生产的,在我国又称为锦纶。尼龙树脂中亦以尼龙6和尼龙66为主,此外还有尼龙1010、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙610等。以CPL和尼龙66盐为原料生产的尼龙树脂在全部尼龙树脂中所占比例约为85%。

聚己二酸己二胺又称尼龙66(PA66)。尼龙66是最早研制成功的尼龙品种,于1939年由美国杜邦公司实现工业化生产,是目前最主要的尼龙品种之一。

二尼龙66的实验室合成方法

本实验合成尼龙66是由己二酸和己二胺缩聚而成。它的生产工艺主要有单体合成、尼龙66盐的制备和缩聚三个工序。以下为尼龙66盐的制备机缩聚过程。

1.向配有回流冷凝管及酸气吸收专职的50ml烧瓶中加入1.5g干燥的己二酸和3.6g氧化亚砜，将混合物在50～60℃水浴上加热3小时左右，待己二酸完全溶解，并不再有气体放出后，改回流装置为蒸馏装置，减压蒸出过量的氧化亚砜，剩余物为淡黄色的己二酰氯，加入36g环己烷，摇动溶解。

2.向150ml烧杯内加入40ml5%己二胺（1,6-己二胺）水溶液，加入2ml20%NaOH 溶液，小心地将40ml5%己二酰氯的环己烷溶液沿着略微倾斜的烧杯壁倾入溶液中，将会形成两层，且在液-液界面处立即形成聚合物膜，用一只铜丝钩缓缓地清楚攀住烧杯四壁的聚合物丝，然后钩住这团物质的中心，慢慢地提升铜丝，使聚酰胺得以不断生成，并可拉出好几尺长的一股线，用水将这股线洗涤几次，放置纸上晾干。

3.用一段铜丝将两相系统的剩余部分剧烈搅拌，再形成一些聚合物，浸出液体，倒入废物桶。用水充分洗涤聚合物，并放置干燥，合并以上得到的尼龙线称重。

三尼龙66的工业合成方法

尼龙66聚合工艺实现工业化的有2种,一种为连续聚合工艺,一种为间歇式聚合工艺。这2种工艺原理是一样的,都是己二胺和己二酸缩聚得到尼龙66高聚物。其不同主要在于工艺流程及产品运用范围。

（1）连续聚合工艺

连续聚合工艺是先将盐储槽内质量分数为50%的尼龙66盐液分批送入计量槽,并在计量槽中根据生产的产品情况加入不同的添加剂,经过搅拌混合的尼龙66盐液靠自重分批流入第二中盐过滤器、盐预热器连续地供给浓缩槽,通过蛇管间接加热,除去部分水分,把盐液质量分数提高到70%。反应器供给泵将浓缩后的盐液送出,经第一、第二盐预热器进入反应器,在1.72MPa的压力下初步缩聚出反应器的预聚物,用输送泵连续送至闪蒸器,在闪蒸器内物料的压力逐步降至常压,以使聚合物中水分迅速分离出来。

根据不同产品的需要,可在闪蒸器供给泵与闪蒸器之间的物料管中,用注入泵将二氧化钛悬浮液分散到预聚物中。出闪蒸器的预聚物靠自重连续进入前聚合器中,在常压下,残存的水分进一步被分离,从而使聚合物的相对粘度提高。出前聚合器的聚合物,用供给泵送到后聚合器,聚合物中残存的水分和进一步缩聚生成的水分,在真空条件下被除去,从而使聚合物的粘度和相对分子质量被调整到产品所需要的范围内,而后直接纺丝或做成切片。

（2）间歇式聚合工艺

间歇式聚合工艺比较简单,把盐液由储槽根据设定分批打入浓缩槽,在此把质量分数为50%的盐液浓缩到80%然后排入聚合釜,在聚合釜中经过加热阶段把釜内压力升到 1.72MPa,而后进入预聚阶段,当物料达到一定温度时进入减压阶段(如果需要添加二氧化钛则在预聚阶段的适当时候加入),釜内压力根据设定分几段缓慢减至设定值(设定值接近常压),然后进入完成阶段,其时间为30min左右,聚合物的相对分子质量可以通过改变完成阶段压力的设定来调节,此阶段完成后进行挤出切粒,切粒后切片,经干燥后根据需要可以纺丝或做成工程塑料等产品。

因此,可以把连续聚合理解为各个聚合反应阶段在各个不同但职能比较单一的设备中完成,而间歇式聚合是在同一设备中完成不同阶段的反应。

（3）产品方案比较

连续聚合适合生产产品比较单一、批量较大的品种,间歇式聚合适合生产批量较小、牌号及配方变化较多的产品。这是因为连续聚合开停车一次及更换一次品种物料损失很大,而后者较小。连续聚合的工艺及设备比较复杂,事故处理比较困难,但比间歇式聚合稳定。间歇式聚合关键是抓好日常工艺管理,保证产品质量的稳定。间歇式聚合具有产品多样性、设备投资较少等优点。因此,可以根据产品情况和投资情况来决定使用哪种工艺。

四尼龙66的应用范围

1.汽车制造业

尼龙耐燃油性好,可用于生产燃料滤网、燃料过滤器、罐、捕集器和油贮存器。尼龙的耐冲击性和韧性较好,用其制作散热器水缸可耐汽车行驶时碎石的冲击。尼龙的耐高温疲劳性可用于生产平衡旋转轴齿轮。在电气部位,尼龙可用于生产接线柱用于高级轿车内。车体部位主要用尼龙合金生产汽车外板材料,比钢板40%，可耐巧0℃以上的联机涂饰,改善汽车外板的耐腐蚀性和碰撞时的复原性。增韧尼龙66用于车轮盖、发动机水箱和风扇等部件,被称为塑料在动力系统最富革新的应用。用尼龙66与EPDM、抗氧剂、热稳定剂和着色剂共混材料,可用于生产暖风水室。用尼龙66、聚烯烃弹性体、无机填料等共混,可用于制造轿车装饰罩。尼龙66的改性产品也可用于轿车轴承保持架、电线带、膨胀钉、真空管、垫圈、支架、手柄、操纵杆、固定支架等。玻璃纤维增强增韧尼龙66可用于汽车车盖、螺旋桨、泵叶轮、轴承、轴套、滑轮、螺母、螺帽、手柄、拔叉、绝缘块、工具把手、开关。

2.电子电气

尼龙66可生产电热器如电饭锅、吸尘器、高频电子食品加热器。阻燃级尼龙可用于接线柱、开关和电阻器等,也用于电器机械和电动工具。改性尼龙66可用于生产低压电器插座、接线盒、保险盒、组合开关、接线端子、压缩机端子联锁触头、交流接触器低座、防爆开关、变压器骨架、发动机护环、电视机无线端子插座、动触和定触骨架、聚焦旋钮、导线夹、固定夹等。玻纤增强增韧尼龙66可用于零部件如电钻和电机外壳、洗衣机扭水杆和梭子。

3．精密器械

主要用于输血、取血、输液器,电子打字机的数字旋转盘,传动齿轮,印刷机的带式过滤片等。

4．其他

PA66可用于生产打火机壳、碱性干电池衬垫、摩托车驾驶员用的安全防帽,及用于锤柄和锤头、管钳、无线电控制车车身、办公用椅的脚轮、靠背和床面水平度调整器等。在体育用品中,可用于滑雪板、球拍框、冲浪板和冰鞋、钓鱼杆等。改性PA可在医疗器械方面用作输液的过滤器;PPO/PA66合金具有尼龙66与PPO两者的优良性能,是近年获得快速发展的合金材料之一。

五尼龙66的发展前景

1.我国尼龙 66 的生产现状

我国尼龙66的生产起步较晚，最早是从20世纪60年代中期开始的，由辽阳石油化纤公司引入法国罗纳·普朗克公司的尼龙生产技术，并采购了一套产量为46000t/年的生产装置。此后，我国的尼龙生产公司纷纷引进国外先进的尼龙生产技术和生产设备。2010年，我国尼龙66的生产能力已经达到1.35×10 6t/a，其中，尼龙66的产量占较大比例，而尼龙66的产量只占到35%左右。我国尼龙